本公開實(shí)施例涉及一種離子源，且更具體來說涉及一種具有多種模式以產(chǎn)生物種的具有不同電荷的離子的離子源。

背景技術(shù)：

1、可使用各種類型的離子源來形成在半導(dǎo)體處理設(shè)備中使用的離子。舉例來說，間接加熱式陰極(indirectly?heated?cathode，ihc)離子源通過向設(shè)置于陰極后方的細(xì)絲供應(yīng)電流來運(yùn)行。細(xì)絲發(fā)射熱離子電子，所述熱離子電子朝向陰極加速且對所述陰極進(jìn)行加熱，繼而使得陰極將電子發(fā)射到離子源的電弧室(arc?chamber)中。陰極設(shè)置于電弧室的一端處。推斥極可設(shè)置于電弧室的與所述陰極相對的一端處?？蓪﹃帢O及推斥極加偏壓以對電子進(jìn)行推斥，從而朝向電弧室的中心往回引導(dǎo)所述電子。在一些實(shí)施例中，使用磁場來進(jìn)一步將電子約束在電弧室內(nèi)。使用多個(gè)側(cè)來連接電弧室的所述兩端。

2、沿著這些側(cè)中的一者靠近電弧室的中心設(shè)置提取孔口，可通過所述提取孔口來提取在電弧室中形成的離子。

3、在某些實(shí)施例中，可能期望形成具有單電荷的離子。然而，在其他實(shí)施例中，可能期望形成多電荷的離子。遺憾的是，對于某些材料(例如，鋁及其他金屬)來說，用于形成單電荷離子的機(jī)制可能無法有效地形成多電荷離子。因此，可視所提取離子的期望電荷而利用不同的離子源。

4、由于此解決方案會利用多個(gè)離子源，因此代價(jià)高昂。此外，由于從一個(gè)離子源切換到不同的離子源需要時(shí)間，因此此解決方案耗時(shí)。

5、因此，能夠在不同模式中運(yùn)行以產(chǎn)生具有不同電荷的離子的單個(gè)離子源將是有益的。另外，使電弧室能夠快速地從一個(gè)模式改變到另一模式將是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、公開一種能夠以不同模式運(yùn)行的離子源。氣化器與離子源連通。離子源可具有與不同氣體連通的多個(gè)氣體入口。當(dāng)在第一模式中運(yùn)行時(shí)，離子源可供應(yīng)第一氣體(例如，惰性氣體)，同時(shí)對氣化器進(jìn)行加熱。當(dāng)在第二模式中運(yùn)行時(shí)，離子源可供應(yīng)第二氣體(其可為有機(jī)鋁氣體)。當(dāng)在第三模式中運(yùn)行時(shí)，離子源可供應(yīng)第二氣體，同時(shí)對氣化器進(jìn)行加熱。在第一模式及第二模式中可形成具有單電荷的離子，而在第三模式中可形成更多的具有多電荷的離子。

2、根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，公開一種間接加熱式陰極離子源。所述間接加熱式陰極離子源包括：電弧室，包括多個(gè)壁；間接加熱式陰極，設(shè)置于電弧室中；氣化器，與電弧室連通；加熱器，用于對設(shè)置于氣化器內(nèi)的摻雜劑材料進(jìn)行加熱；第一閥，與電弧室及第一氣體源連通；第二閥，與電弧室及第二氣體源連通；以及控制器，與第一閥、第二閥及加熱器連通，以使間接加熱式陰極離子源在多個(gè)模式中的一個(gè)模式中運(yùn)行。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)模式包括兩個(gè)單電荷模式且包括多電荷模式，所述兩個(gè)單電荷模式用于形成物種的具有單電荷的離子，多電荷模式用于形成物種的具有兩個(gè)或更多個(gè)電荷的離子。在一些實(shí)施例中，所述物種包括金屬。在一些實(shí)施例中，在第一單電荷模式中，控制器對加熱器進(jìn)行致動、開啟第一閥并關(guān)閉第二閥。在一些實(shí)施例中，在第二單電荷模式中，控制器對加熱器進(jìn)行去能并開啟第二閥。在某些實(shí)施例中，在第二單電荷模式中，控制器開啟第一閥。在一些實(shí)施例中，在多電荷模式中，控制器對加熱器進(jìn)行致動并開啟第二閥。在一些實(shí)施例中，設(shè)置于氣化器中的摻雜劑材料包括含有金屬的固體化合物，且所述金屬也是第二氣體源中所包含的第二氣體的組分。在某些實(shí)施例中，所述金屬是鋁且設(shè)置于氣化器中的摻雜劑材料是氯化鋁。在某些實(shí)施例中，所述金屬是鋁且設(shè)置于氣化器中的摻雜劑材料是碘化鋁。在一些實(shí)施例中，所述金屬是鋁，并且第一氣體源包含惰性氣體且第二氣體源包含二甲基氯化鋁或三甲基氯化鋁。

3、根據(jù)另一實(shí)施例，公開一種在多個(gè)模式中運(yùn)行間接加熱式陰極離子源的方法，其中間接加熱式陰極離子源包括控制器、電弧室、氣化器及加熱器，氣化器與電弧室連通，加熱器用于對氣化器中的摻雜劑材料進(jìn)行加熱。所述方法包括：選擇運(yùn)行的期望模式；以及使用控制器將間接加熱式陰極離子源配置成在期望模式中運(yùn)行，其中為在多電荷模式中運(yùn)行，其中多電荷模式用于形成物種的具有兩個(gè)或更多個(gè)電荷的離子，對加熱器進(jìn)行致動使得包含金屬的被氣化的摻雜劑材料進(jìn)入電弧室，且控制器使包含金屬的氣體進(jìn)行向電弧室中的流動；其中在第一單電荷模式中，其中第一單電荷模式用于形成物種的具有單電荷的離子，控制器對加熱器進(jìn)行使能并使惰性氣體進(jìn)行向電弧室中的流動；且其中為在第二單電荷模式中運(yùn)行，其中第二單電荷模式用于形成物種的具有單電荷的離子，控制器對加熱器進(jìn)行去能并使用包含金屬的氣體來產(chǎn)生等離子體。在一些實(shí)施例中，所述金屬是鋁且設(shè)置于氣化器中的摻雜劑材料是氯化鋁。在一些實(shí)施例中，所述金屬是鋁且設(shè)置于氣化器中的摻雜劑材料是碘化鋁。在一些實(shí)施例中，所述金屬是鋁且包含金屬的氣體包括二甲基氯化鋁(dimethylaluminum?chloride，dmac)或三甲基氯化鋁(trimethylaluminumchloride，tmac)。

4、根據(jù)另一實(shí)施例，公開一種間接加熱式陰極離子源。所述間接加熱式陰極離子源包括：電弧室，包括多個(gè)壁；氣化器，與電弧室連通；間接加熱式陰極，設(shè)置于電弧室中，其中間接加熱式陰極用于在電弧室中產(chǎn)生等離子體；以及控制器，被配置成使間接加熱式陰極離子源在多個(gè)模式中的一個(gè)模式中運(yùn)行，其中在多電荷模式中，控制器將間接加熱式陰極離子源配置成使得使用金屬的兩個(gè)源來產(chǎn)生等離子體。在一些實(shí)施例中，所述金屬是鋁，設(shè)置于氣化器中的材料包含氯化鋁，且其中當(dāng)在多電荷模式中運(yùn)行時(shí)，將包含鋁的氣體引入到電弧室中。在一些實(shí)施例中，所述金屬是鋁，設(shè)置于氣化器中的材料包含碘化鋁，且其中當(dāng)在多電荷模式中運(yùn)行時(shí)，將包含鋁的氣體引入到電弧室中。在某些實(shí)施例中，在單電荷模式中，將所述兩個(gè)源中的僅一個(gè)源引入到電弧室中。

技術(shù)特征：

1.一種間接加熱式陰極離子源，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接加熱式陰極離子源，其中所述多個(gè)模式包括兩個(gè)單電荷模式且包括多電荷模式，所述兩個(gè)單電荷模式用于形成物種的具有單電荷的離子，所述多電荷模式用于形成所述物種的具有兩個(gè)或更多個(gè)電荷的離子。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間接加熱式陰極離子源，其中所述物種包括金屬。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間接加熱式陰極離子源，其中在第一單電荷模式中，所述控制器對所述加熱器進(jìn)行致動、開啟所述第一閥并關(guān)閉所述第二閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間接加熱式陰極離子源，其中在第二單電荷模式中，所述控制器對所述加熱器進(jìn)行去能并開啟所述第二閥。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的間接加熱式陰極離子源，其中在所述第二單電荷模式中，所述控制器開啟所述第一閥。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間接加熱式陰極離子源，其中在所述多電荷模式中，所述控制器對所述加熱器進(jìn)行致動并開啟所述第二閥。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接加熱式陰極離子源，其中設(shè)置于所述氣化器中的所述摻雜劑材料包括含有金屬的固體化合物，且所述金屬也是所述第二氣體源中所包含的第二氣體的組分。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的間接加熱式陰極，其中所述金屬是鋁且設(shè)置于所述氣化器中的所述摻雜劑材料是氯化鋁。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的間接加熱式陰極，其中所述金屬是鋁且設(shè)置于所述氣化器中的所述摻雜劑材料是碘化鋁。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的間接加熱式陰極離子源，其中所述金屬是鋁，并且所述第一氣體源包含惰性氣體且所述第二氣體源包含二甲基氯化鋁或三甲基氯化鋁。

12.一種在多個(gè)模式中運(yùn)行間接加熱式陰極離子源的方法，其中所述間接加熱式陰極離子源包括控制器、電弧室、氣化器及加熱器，所述氣化器與所述電弧室連通，所述加熱器用于對所述氣化器中的摻雜劑材料進(jìn)行加熱，所述方法包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬是鋁且設(shè)置于所述氣化器中的所述摻雜劑材料是氯化鋁。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬是鋁且設(shè)置于所述氣化器中的所述摻雜劑材料是碘化鋁。

15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述金屬是鋁且包含所述金屬的所述氣體包括二甲基氯化鋁或三甲基氯化鋁。

16.一種間接加熱式陰極離子源，包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的間接加熱式陰極離子源，其中所述金屬是鋁，設(shè)置于所述氣化器中的材料包含氯化鋁，且其中當(dāng)在所述多電荷模式中運(yùn)行時(shí)，將包含鋁的氣體引入到所述電弧室中。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的間接加熱式陰極離子源，其中所述金屬是鋁，設(shè)置于所述氣化器中的材料包含碘化鋁，且其中當(dāng)在所述多電荷模式中運(yùn)行時(shí)，將包含鋁的氣體引入到所述電弧室中。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的間接加熱式陰極離子源，其中在單電荷模式中，將所述兩個(gè)源中的僅一個(gè)源引入到所述電弧室中。

技術(shù)總結(jié)
一種能夠以不同模式運(yùn)行的離子源。氣化器與離子源連通。離子源可具有與不同氣體連通的多個(gè)氣體入口。當(dāng)在第一模式中運(yùn)行時(shí)，離子源可供應(yīng)第一氣體(例如，惰性氣體)，同時(shí)對氣化器進(jìn)行加熱。當(dāng)在第二模式中運(yùn)行時(shí)，離子源可供應(yīng)第二氣體(其可為有機(jī)鋁氣體)。當(dāng)在第三模式中運(yùn)行時(shí)，離子源可供應(yīng)第二氣體，同時(shí)對氣化器進(jìn)行加熱。在第一模式及第二模式中可形成具有單電荷的離子，而在第三模式中可形成具有多電荷的離子。

技術(shù)研發(fā)人員：格拉漢·萊特,沙杜·S·佩特爾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：應(yīng)用材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6